当前课程知识点：采油工程 > 第六章 有杆泵采油（二） > 6.5 抽油机平衡、扭矩与功率计算 > 6.5.4 扭矩曲线
同学们好
本节我们学习扭矩曲线
首先我们看一下扭距曲线
是如何获取的
我们学习了扭矩的计算
特别是曲柄轴的输出扭矩
是如何由负荷扭矩
和平衡扭矩计算得到的
在这样的一个式子里面我们发现
曲柄的转角φ
以及抽油机的扭矩因数
都是随着抽油机运动的状态
不同的曲柄的旋转角度
这几个值是随之而变化的
将这样的变化带入到这个式子之后
我们就可以得到每一个曲柄转角
所对应的净扭矩
负荷扭矩
和平衡扭矩是多少
也就是我们可以得到这样的扭矩曲线
在这个扭曲曲线里面
我们看它的横轴
是它的曲柄的旋转角度
纵轴就是扭矩
有三条曲线
首先
这条曲线代表的就是负荷扭矩
我们发现这条负荷扭矩的曲线
在上冲程的时候
它是输出了正值
而到了下冲程的时候是变成了负值
也就意味着
如果抽油机没有平衡
对于曲柄轴来说
在上冲程它要输出一个非常大的正扭矩
而下冲程
它是由抽油杆下行
被动地带动曲柄轴来转动
而平衡扭矩是这条曲线
这条曲线里面我们发现在上冲程的时候
它是负值
这条负值的曲线表达的意思
就是上冲程的时候
实际上是平衡下移的过程
也就是平衡重下移
帮助悬点做功的过程
而在下冲程的时候
它输出了一个正的扭矩
而这条正扭矩曲线代表的
是在下冲程的时候
平衡重上移
储存能量的这样一个过程
正是因为有了平衡扭矩地出现
负荷扭矩减掉平衡扭矩
得到了第三条曲线
就是我们所说的净扭矩
也就是曲柄轴的输出扭矩的这条曲线
这条曲线有什么特点
我们看首先它的幅值上
它的输出扭矩
跟没有平衡的这个负荷扭矩相比的话
它的幅值要小了很多
第二无论是上冲程还是下冲程
这条净扭矩曲线大部分都是正值
也就意味着上冲程
下冲程曲柄的输出轴
都是输出正扭矩的
这就达到了
我们所说的平衡的这样一个目的
使它的峰值降低了
使它的上下冲程都输出正扭矩了
这就是我们所说的
根据扭矩的计算公式
得到的这样的一条扭矩曲线
扭矩曲线有什么作用
首先我们来看一下
通过扭矩曲线
我们得到了每一个曲柄转动角度
它所对应的输出扭矩值的大小是多少
这样一个大小是不是每一个时刻
每一个角度都对应了一个正扭矩
对于这条曲线来说
我们发现这个位置上
出现了负扭矩的情况
这种负扭矩的出现
代表了减速箱有一种现象
叫做背面冲突的现象
这种背面冲突的现象
就是在整个曲柄旋转的过程当中
如果减速箱出现了负扭矩的情况
也就意味着减速箱的主动轮
与从动轮之间有一个转换
这种转换和我们日常生活中
骑自行车上坡下坡的时候是非常相像的
骑自行车上坡
你用力的去蹬的时候
它的链条和齿轮之间
是有一个面在接触的
如果下坡你没有用力蹬了
这个时候链条和齿轮之间的
另外一面是接触的
如果这种从动轮
主动轮交互的方式
切换的方式频繁发生的话
对于减速箱上的齿轮
是一个非常大的冲击作用
所以我们通过分析扭矩曲线来观察
扭矩曲线上
有没有这种负扭矩的情况出现
来判断决定减速箱有没有发生背面冲突
这样一种有害的现象
如果发生了这样一种现象怎么办
我们可以通过调节这种平衡扭矩的方式
特别是对于一些异相型的抽机来说
它可以调节上下冲程的时候
各占的比例多少
这样的话可以有效的去降低
背面冲突现象的发生
另外我们来看对于扭距曲线
计算出的每一个转角对应的扭矩情况
我们可以判断它的平衡状态怎么样
前面我们讲了平衡的条件
而这个地方我们得到了扭矩曲线之后
我们可以去判断每个转角的时候
它的平衡状态是什么
特别是我们这个地方提一个概念
就是扭矩曲线上的峰值
我们称它为峰值扭矩
而上冲程下冲程的
峰值扭矩的大小是否接近
决定了抽油机是不是达到平衡的状态
也就是根据扭矩曲线
我们得到了一个
新的平衡条件的判别方法
就是判别它的峰值扭矩
上冲程和下冲程的
峰值扭矩是不是相等的
如果不相等
我们可以通过这个式子去做一个调节
这种调节调节的是什么
平衡半径
就是通过这种扭矩曲线的处理
我们得到了平衡半径的调节的幅值大小
这就是我们通过扭矩曲线可以进一步
来得到的一个平衡的判别的方法
刚才我们说到了峰值扭矩
峰值扭矩可以来判断平衡
可以来选择减速箱的额定扭矩的值大小
同时我们通过峰值扭矩也可以去计算
电机的功率的大小
峰值扭矩如何来计算
我们有几种简化的方式
这种简化方式是如何简化的
有这样的一些假设条件
把抽油机的悬点运动简化为简谐运动
忽略掉了它的惯性和游梁摆角的影响
以及认为最大的峰值扭矩发生在
曲柄转角为90度的时候
在这种假设条件之下
我们可以将峰值扭矩的公式
简化为这样的一个式子
这个式子S/4乘以一个最大悬点载荷
减掉最小悬点载荷
我们知道
最大悬点载荷和最小悬点载荷
我们通过前面的学习
是有公式来计算的
乘以四分之冲程
得到了它的峰值扭矩
是比较简化
比较容易得到的一个计算公式
另外在不同的油田也提出来了
相对应的一些经验公式
来计算峰值扭矩的大小
以上就是我们介绍的
扭矩曲线的主要内容
同学们再见
-1.1 采油工程的主要任务
-1.2 油井生产系统中的流动
-课后习题--作业
-2.1 油井流入动态曲线与油井产能
-2.2 Vogel 方程及其应用
--2.2.2 利用 Vogel 方法计算油井 IPR 曲线
-课后习题--作业
-3.1 井筒气液两相流基本概念
-3.2 垂直管流计算方法
-3.3 举升能力与 VLP 曲线
-课后习题--作业
-4.1 节点分析方法
-4.2 嘴流规律
-课后习题--作业
-5.1 气举原理
-5.2 气举阀与气举管柱
-5.3 气举设计
-课后习题--作业
-6.1 抽油装置介绍
-S1 第二课堂 油田现场的抽油机
-6.2 泵的基本原理
-6.3 悬点运动规律
-6.4 悬点载荷计算
-课后习题--作业
-6.5 抽油机平衡、扭矩与功率计算
-S2 第二课堂 抽油机平衡调节操作
--抽油机平衡操作
-6.6 泵效计算
-6.7 有杆泵设计
-6.8 有杆抽油系统工况分析
-S3 第二课堂 抽油机示功图测试
-课后习题--作业
-7.1 注水系统
-S4 第二课堂 油田注水系统介绍
--油田注水系统介绍
-7.2 吸水能力的分析
-7.3 分层注水管柱
-7.4 注水指示曲线分析与应用
-课后习题--作业
-8.0 水力压裂概述
-8.1 造缝机理
-课后习题--作业
-8.2 压裂液
-8.3 支撑剂
-8.4 压裂设计
-课后习题--作业
-9.0 酸处理概述
-9.1 碳酸盐储层盐酸处理
-9.2 砂岩储层土酸处理
-9.3 酸处理工艺
-课后习题--作业
-期末考试
